SiH3Cl hidrolízisének vizsgálata
A klórszilánok számos alkalmazásban használatosak, többnyire mint kiindulási anyagok. A klór könnyen lecserélhető valami más atomra, atomcsoportra, ez felhasználásuk alapja. A nagy reakcióképesség egyben a hátrányuk is, hiszen nagyon könnyen hidrolizálnak. Ez nehezíti tárolásukat, csökkenti a felhasználhatóságukat is, a reakciók során a víz kizárásáról gondoskodni kell, ugyanis a szilícium-klór kötést tartalmazó vegyületek még a levegő nedvességtartalmával is reagálnak. Ez a tulajdonság nem egyedülálló, a foszfor és a kén iparilag is alapvető fontosságú kloridjainál (PCl3 és SOCl2) is ugyanez a probléma merül fel. Mindezek ellenére meglepően kevés részlet ismert a halogénszilánok hidrolízisének mechanizmusáról, s a különböző munkák egymásnak ellentmondanak.
Mivel van példa arra, hogy a részletes mechanizmus ismeretében a körülményeket alkalmasan megváltoztatva a résztvevő vízmolekulák számától függően visszaszorítható a hidrolízisreakció, a TDK dolgozat célja a SiH3Cl - a legegyszerűbb szilícium – klór kötést tartalmazó rendszer - hidrolízisének tanulmányozása számításos kémiai módszerekkel, különböző mennyiségű reagáló vízmolekula jelenlétében.
A reakcióban résztvevő vízmolekulák számát egy és öt között változtatva megkerestem a reakciók átmeneti állapotát, és végtermékeit, mely hidrogénhíddal stabilizált sósav, valamint szilanol. A munka során a korábbi kutatásokhoz képest új átmeneti állapotokat, reakcióutakat találtam. Általánosságban az állapítható meg, hogy a vizek számának növelése csökkenti az aktiválási energiát, így növeli a reakciósebességet. Az egy reaktáns vízmolekula esetén számottevően nagyobb az aktiválási energia, mint akár 2 reagáló víznél. Az aktiválási energia a diszperziós kölcsönhatást figyelembe vevő funkcionálokkal (különösen az M06-2X esetén) jelenetős csökkenést mutat több reagáló vízmolekula esetén. A kialakuló köztitermék hipervalens szilíciumot tartalmaz. A fentiek alapján a vízklaszterek méretét megváltoztató oldószerek felhasználásával lehetőség kínálkozik klórszilánok hidrolízisének célzott befolyásolására.
szerző
-
Szabó Gergő
vegyészmérnöki
nappali
konzulens
-
Dr. Nyulászi László
egyetemi tanár, Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék
